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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024090850
(43)【公開日】2024-07-04
(54)【発明の名称】過熱蒸気を用いた温水ボイラ装置
(51)【国際特許分類】
F24H 1/18 20220101AFI20240627BHJP
F22G 1/16 20060101ALI20240627BHJP
F22B 1/28 20060101ALI20240627BHJP
F24H 15/37 20220101ALI20240627BHJP
F24H 15/223 20220101ALI20240627BHJP
F24H 15/25 20220101ALI20240627BHJP
【ＦＩ】
F24H1/18 R
F22G1/16
F22B1/28 Z
F24H15/37
F24H1/18 M
F24H15/223
F24H15/25
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022207006
(22)【出願日】2022-12-23
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-08-08
(71)【出願人】
【識別番号】392032144
【氏名又は名称】有限会社ティエスエンジニアリング
(71)【出願人】
【識別番号】314001933
【氏名又は名称】小野 真人
(71)【出願人】
【識別番号】522500088
【氏名又は名称】阪東テクノス有限会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100011
【弁理士】
【氏名又は名称】五十嵐 省三
(72)【発明者】
【氏名】小野 達實
【テーマコード（参考）】
3L122
【Ｆターム（参考）】
3L122AA02
3L122AA33
3L122AB30
3L122AB45
3L122AB66
(57)【要約】
【課題】装置を小型化し、熱効率を高くした過熱蒸気を用いた温水ボイラ装置を提供する。
【解決手段】温水ボイラ装置は、断熱材Ｄによって外部から断熱された１つの断熱構造体Ｓを有し、加熱プレート１によって上下に分割され、下部は過熱蒸気発生ユニット２を構成し、上部は水処理槽３を構成する。過熱蒸気発生ユニット２は、飽和蒸気発生ユニット４から飽和蒸気Ｘを飽和蒸気入口２１ａに受け取り、過熱蒸気Ｙを過熱蒸気出口２１ｂから水処理槽３の下部に送り込むために、導電中空管ヒータ２１を有する。過熱蒸気発生ユニット２の過熱蒸気出口２１ｂと水処理槽３の下部との間には連結パイプ３１が設けられ、水処理槽３は、複数の吐出ノズル３２ａを有する過熱蒸気吐出パイプ３２が設けられている。水処理槽３の下部の水は過熱蒸気Ｙによって効率的に加熱されると共に、加熱プレート１からの遠赤外光による輻射熱Ｈによっても加熱されることになる。
【選択図】 図１
【解決手段】温水ボイラ装置は、断熱材Ｄによって外部から断熱された１つの断熱構造体Ｓを有し、加熱プレート１によって上下に分割され、下部は過熱蒸気発生ユニット２を構成し、上部は水処理槽３を構成する。過熱蒸気発生ユニット２は、飽和蒸気発生ユニット４から飽和蒸気Ｘを飽和蒸気入口２１ａに受け取り、過熱蒸気Ｙを過熱蒸気出口２１ｂから水処理槽３の下部に送り込むために、導電中空管ヒータ２１を有する。過熱蒸気発生ユニット２の過熱蒸気出口２１ｂと水処理槽３の下部との間には連結パイプ３１が設けられ、水処理槽３は、複数の吐出ノズル３２ａを有する過熱蒸気吐出パイプ３２が設けられている。水処理槽３の下部の水は過熱蒸気Ｙによって効率的に加熱されると共に、加熱プレート１からの遠赤外光による輻射熱Ｈによっても加熱されることになる。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部から断熱された１つの断熱構造体を加熱プレートで上下に分割して下部を過熱蒸気発生ユニットとし、上部を水処理槽とした温水ボイラ装置であって、
前記過熱蒸気発生ユニットは水入口、過熱蒸気出口及び前記過熱蒸気発生ユニット内の水を過熱して過熱蒸気を発生させかつ前記加熱プレートを加熱させるためのヒータを具備し、
前記水処理槽は上部に第１の温水出口を有し、
前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口と前記水処理槽の下部とは連結パイプによって接続され、前記過熱蒸気が前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口から前記連結パイプを介して前記水処理槽の下部に抽入されるようにし、
前記水処理槽内の水は前記過熱蒸気の直接加熱及び前記加熱プレートからの輻射熱によって加熱されるようにした温水ボイラ装置。
前記過熱蒸気発生ユニットは水入口、過熱蒸気出口及び前記過熱蒸気発生ユニット内の水を過熱して過熱蒸気を発生させかつ前記加熱プレートを加熱させるためのヒータを具備し、
前記水処理槽は上部に第１の温水出口を有し、
前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口と前記水処理槽の下部とは連結パイプによって接続され、前記過熱蒸気が前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口から前記連結パイプを介して前記水処理槽の下部に抽入されるようにし、
前記水処理槽内の水は前記過熱蒸気の直接加熱及び前記加熱プレートからの輻射熱によって加熱されるようにした温水ボイラ装置。
【請求項2】
前記加熱プレートは黒体セラミックを焼き付けた鉄板を具備する請求項１に記載の温水ボイラ装置。
【請求項3】
前記ヒータは前記加熱プレートに対抗した導電中空管ヒータである請求項１に記載の温水ボイラ装置。
【請求項4】
前記水処理槽は、前記連結パイプに接続され、複数の過熱蒸気吐出ノズルを有する過熱蒸気吐出パイプを具備する請求項１に記載の温水ボイラ装置。
【請求項5】
前記過熱蒸気吐出パイプはＵ字状をなしている請求項４に記載の温水ボイラ装置。
【請求項6】
さらに、
前記水処理槽の上部に設けられた第２の温水出口と前記過熱蒸気発生ユニットの前記水入口との間に設けられた飽和蒸気発生ユニットを具備し、前記水として飽和蒸気を前記過熱蒸気発生ユニットに供給するようにした請求項１に記載の温水ボイラ装置。
前記水処理槽の上部に設けられた第２の温水出口と前記過熱蒸気発生ユニットの前記水入口との間に設けられた飽和蒸気発生ユニットを具備し、前記水として飽和蒸気を前記過熱蒸気発生ユニットに供給するようにした請求項１に記載の温水ボイラ装置。
【請求項7】
前記連結パイプに前記過熱蒸気を前記過熱蒸気発生ユニットから前記水処理槽へ一方向に流れさせるための逆止弁を設けた請求項１に記載の温水ボイラ装置。
【請求項8】
前記過熱蒸気発生ユニットの前記水入口と前記過熱蒸気出口との間に絶縁カプラを設けた請求項３に記載の温水ボイラ装置。
【請求項9】
さらに、
前記過熱蒸気発生ユニットは前記ヒータの前記加熱プレートの反対側に設けられたリフレクタを具備する請求項１に記載の温水ボイラ装置。
前記過熱蒸気発生ユニットは前記ヒータの前記加熱プレートの反対側に設けられたリフレクタを具備する請求項１に記載の温水ボイラ装置。
【請求項10】
さらに、
前記過熱蒸気発生ユニット内に前記ヒータの温度を検出するための第１の温度センサと、
前記水処理槽の上部に設けられた第２の温度センサと、
前記第１の温度センサの温度が第１の所定値以上となるように前記ヒータを制御し、前記第１の温度センサの温度が第１の所定値となったときに、前記過熱蒸気を前記過熱蒸気発生ユニットから前記水処理槽の下部へ送り込み、次いで前記第２の温度センサの温度が第２の所定値となるように前記ヒータを制御するための制御ユニットと
を具備する請求項１に記載の温水ボイラ装置。
前記過熱蒸気発生ユニット内に前記ヒータの温度を検出するための第１の温度センサと、
前記水処理槽の上部に設けられた第２の温度センサと、
前記第１の温度センサの温度が第１の所定値以上となるように前記ヒータを制御し、前記第１の温度センサの温度が第１の所定値となったときに、前記過熱蒸気を前記過熱蒸気発生ユニットから前記水処理槽の下部へ送り込み、次いで前記第２の温度センサの温度が第２の所定値となるように前記ヒータを制御するための制御ユニットと
を具備する請求項１に記載の温水ボイラ装置。
【請求項11】
前記制御ユニットは、前記第２の温度センサの温度が第３の所定値以上のときに温水要求があった場合に、前記水処理槽の温水を前記第１の温水出口から外部へ供給するようにする請求項１０に記載の温水ボイラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は過熱蒸気を用いた温水ボイラ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
重油、灯油、ガス類の化石燃料由来のエネルギーを用いずに過熱蒸気を用いた過熱蒸気発生ユニットが知られている。尚、過熱蒸気は飽和蒸気をさらに加熱することにより得られ、飽和蒸気に比較して少酸素状態となるので、水等の処理物、乾留ガス等が酸化、燃焼することがない。
【0003】
従来、脱化石燃料による過熱蒸気発生ユニットとしては、外部から断熱された飽和蒸気入口及び過熱蒸気出口を有する密閉空間に電気的に駆動される螺旋状の赤外線パイプヒータを設けたものがある（参照：特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００８－７５８９１号公報（特許第４２２７６３７号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来、上述の過熱蒸気を用いた温水ボイラ装置は、存在しない。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述の課題を解決するために、本発明に係る温水ボイラ装置は、外部から断熱された１つの断熱構造体を加熱プレートで上下に分割して下部を過熱蒸気発生ユニットとし、上部を水処理槽とした温水ボイラ装置であって、過熱蒸気発生ユニットは、水入口、過熱蒸気出口及び過熱蒸気発生ユニット内の水を過熱して過熱蒸気を発生させかつ加熱プレートを加熱させるためのヒータを具備し、水処理槽は上部に第１の温水出口を有し、過熱蒸気発生ユニットと水処理槽の下部とは連結パイプによって接続され、過熱蒸気が過熱蒸気発生ユニットの過熱蒸気出口から連結パイプを介して水処理槽の下部に抽入されるようにし、水処理槽内の水は過熱蒸気の直接加熱及び加熱プレートからの輻射熱によって加熱されるようにしたものである。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、過熱蒸気発生ユニットと水処理槽とは１つの断熱構造体内において上下２層構造となっているので、装置を小型化できる。また、水処理槽の下部の水は過熱蒸気発生ユニットの過熱蒸気による直接加熱に加えて加熱プレートからの輻射熱によっても加熱されるので、熱効率を高くでき、従って、ランニングコストを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明に係る温水ボイラ装置の実施の形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図１は本発明に係る温水ボイラ装置の実施の形態を示す概略図である。
【0010】
図１において、温水ボイラ装置は、断熱材Ｄによって外部から断熱された１つの断熱構造体Ｓを有し、断熱構造体Ｓは加熱プレート１によって上下に分割され、下部は過熱蒸気発生ユニット２を構成し、上部は水処理槽３を構成する。尚、断熱構造体Ｓは上下に予め分割され、後述のパッキン３７によって結合される。従って、水処理槽３は容量が異なる水処理槽に容易に変更できる可換型となる。
【0011】
過熱蒸気発生ユニット２は、飽和蒸気発生ユニット４から１００℃程度の飽和蒸気Ｘを飽和蒸気入口２１ａに受け取り、６００℃～８００℃程度の過熱蒸気Ｙを過熱蒸気出口２１ｂから水処理槽３の下部に送り込むために、赤外線を内部放射する導電中空管ヒータ２１を有する。この場合、導電中空管ヒータ２１の飽和蒸気入口２１ａ（電極）と過熱蒸気出口２１ｂ（電極）との間には駆動交流電圧Ｖが印加される。また、飽和蒸気入口２１ａ及び過熱蒸気出口２１ｂを含む導電中空管ヒータ２１はたとえば７００℃程度の高温に設定する場合には、インコネル、ハステロイ又はステンレス等で構成され、７００℃程度を超えて設定する場合には、炭化珪素、炭素又はグラファイト炭素等で構成される。また、導電中空管ヒータ２１には、導電中空管ヒータ２１の温度Ｔ１を検出するための温度センサ（熱電対）２１ｃが設けられている。尚、導電中空管ヒータ２１、飽和蒸気入口２１ａ、過熱蒸気出口２１ｂ、温度センサ２１ｃの詳細については、図３を用いて後述する。
【0012】
過熱蒸気発生ユニット２の過熱蒸気出口２１ｂと水処理槽３の下部との間にはステンレス等の連結パイプ３１が設けられ、さらに、連結パイプ３１の途中に逆止弁３１ａが設けられている。これにより、過熱蒸気Ｙが確実に一方向で過熱蒸気発生ユニット２から水処理槽３の下部に送り込まれるようになる。
【0013】
水処理槽３には、連結パイプ３１からの過熱蒸気Ｙが水処理槽３の下部に拡散するように、複数の吐出ノズル３２ａを有する過熱蒸気吐出パイプ３２が設けられている。この結果、水処理槽３の下部の水は過熱蒸気Ｙによって効率的に加熱される。これに加えて、水処理槽３の下部の水は導電中空管ヒータ２１の赤外線を受けた加熱プレート１からの遠赤外光による輻射熱Ｈによって加熱されることになる。このように、水処理槽３の下部の水は過熱蒸気Ｙによる直接加熱及び加熱プレート１からの輻射熱Ｈによる加熱で高熱効率で高温となる。
【0014】
水処理槽３においては、下部の水が過熱蒸気Ｙ及び加熱プレート１からの輻射熱Ｈによって温められ、対流が発生する。この結果、過熱蒸気Ｙは水に戻り、水処理槽３の上部の水の温度は８０℃程度となる。他方、水が水処理槽３のボールバルブが設けられた水入口３３から常時流れ込み、水処理槽３の温水出口３４ａ、３４ｂから温水Ｚａ、Ｚｂが流れ出る。この場合、温水Ｚａはたとえば電磁弁Ｖ１を介して施設たとえばホテルの各部屋に供給され、他方、温水Ｚｂは飽和蒸気発生ユニット４に供給される。尚、電磁弁Ｖ１は施設たとえばホテルの各部屋の温水要求信号ＲＥＱ１、ＲＥＱ２、…に応じてオン／オフ制御される。
【0015】
飽和蒸気発生ユニット４はたとえば８０℃程度の温水Ｚｂを加熱して１００℃～１２０℃程度の飽和蒸気Ｘを発生するものであって、比較的小型でかつ電気で駆動される。飽和蒸気発生ユニットとしてはたとえばナカモト社の型番商標NBC2101Rのライトボイラーがある。すなわち、飽和蒸気発生ユニット４は、温水ボイラ装置が立上げ後であれば、水ではなく高温の温水Ｚｂを受けるので、省エネルギーを実現できる。そして、飽和蒸気発生ユニット４の飽和蒸気Ｘは電磁弁Ｖ２を介して過熱蒸気発生ユニット２の飽和蒸気入口２１ａに供給される。
【0016】
電源回路５は１次側コイル及び複数の２次側コイルを有し、３相電圧２００Ｖを受けて種々の交流電圧を発生して制御ユニット６に供給する。この場合、制御ユニット６は種々の交流電圧を受けて１つだけを選択して送出するためのマルチプレクサを有する。制御ユニット６は温水ボイラ装置全体を制御する。制御ユニット６は、上述のマルチプレクサに加えて、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器、Ｄ／Ａ変換器、入出力インタフェース等を含むコンピュータで構成される。尚、飽和蒸気発生ユニット４は制御ユニット６を介さずに手動で動作させてもよい。
【0017】
【0018】
図２に示すように、加熱プレート１、過熱蒸気発生ユニット２及び水処理槽３を構成する断熱構造体Ｓの左後方に飽和蒸気発生ユニット４に設け、その前方に電源回路５を設ける。制御ユニット６は断熱構造体Ｓの上部に取付けられる。断熱構造体Ｓの上部つまり水処理槽３の上部に水処理槽３の内圧が一定値以上になったときに蒸気を排出するための蒸気弁３６を設ける。また、断熱構造体Ｓの下部を支持する架台７を設けると共に、架台７にはキャスタ７ａを設け、これにより、断熱構造体Ｓ全体が移動可能となっている。他方、飽和蒸気発生ユニット４及び電源回路５を支持する架台８を設けると共に、架台８にはキャスタ８ａを設け、飽和蒸気発生ユニット４及び電源回路５全体が移動可能となっている。
【0019】
【0020】
図３に示すように、導電中空管ヒータ２１は、飽和蒸気入口２１ａからボックス２３内で熱放散効率が大きいヘアピン形状となって過熱蒸気出口２１ｂに戻るように構成されている。ボックス２３内において、導電中空管ヒータ２１の下部にはリフレクタ２４が設けられ、リフレクタ２４はリフレクタステー２５によってボックス２３に支持されている。導電中空管ヒータ２１自身はセラミックホルダ２６に支持され、セラミックホルダ２６はセラミックステー２７で支持され、セラミックステー２７はホルダステー２８によってボックス２３内に固定される。導電中空管ヒータ２１からの熱は上方の加熱プレート１に伝達され、加熱プレート１は輻射熱Ｈ（遠赤外光）を水処理槽３内に送出する。特に、リフレクタ２４の存在により、導電中空管ヒータ２１からの赤外光がリフレクタ２４に反射されて加熱プレート１からの輻射熱Ｈ（遠赤外光）が増大するので、熱効率の上昇に役立つものである。
【0021】
【0022】
図４に示すように、飽和蒸気入口２１ａの飽和蒸気側電極２１ａ－１と過熱蒸気出口２１ｂの過熱蒸気側電極２１ｂ－１とは絶縁カプラ３１ｂによって電気的に絶縁されている。尚、２１ａ－２、２１ｂ－２は放熱板である。
【0023】
【0024】
図５に示すように、加熱プレート１は、鉄板たとえばステンレス（ＳＵＳ３０４）の表面を黒体セラミック焼結処理したものである。加熱プレート１上には、水処理槽３の過熱蒸気吐出パイプ３２を支持するために、複数たとえば３本のＬアングルバー１１を設けてある。Ｌアングルバー１１の高さはたとえば約２ｃｍである。
【0025】
【0026】
図６に示すように、過熱蒸気吐出パイプ３２はステンレス（ＳＵＳ７０Ａ）よりなるＵ字型をなし、各片にはソケットを介して吐出ノズル３２ａが設けられている。過熱蒸気吐出パイプ３２は図５の加熱プレート１のＬアングルバー１１に支持され、加熱プレート１と過熱蒸気吐出パイプ３２との距離はＬアングルバー１１の高さつまり約２ｃｍ程度である。
【0027】
図７は図１の制御ユニット６の導電中空管ヒータ２１の制御を説明するためのフローチャートである。尚、飽和蒸気発生ユニット４は制御ユニット６を介さずに予め手動でオン操作しておくものとする。この場合、たとえば、１０分程度で約１００℃の飽和蒸気を発生するものとする。
【0028】
始めに、ステップ７０１では、導電中空管ヒータ２１は冷温状態であるので、初期設定として電磁弁Ｖ２の制御信号Ｃ２を“０”とし、電磁弁Ｖ２をオフ状態とする。つまり、飽和蒸気Ｘは過熱蒸気発生ユニット２、つまり、導電中空管ヒータ２１に供給されないようにする。
【0029】
次に、ステップ７０２では、マルチプレクサを動作させて導電中空管ヒータ２１の駆動交流電圧Ｖを初期交流電圧Ｖ０たとえば１０Ｖとする。
【0030】
ステップ７０３、７０４、７０５では、導電中空管ヒータ２１の温度Ｔ１が過熱蒸気Ｙを発生できる温度たとえば１２０℃以上となるまでマルチプレクサを動作させて導電中空管ヒータ２１の駆動交流電圧Ｖを上昇させる。つまり、ステップ７０３にて温度センサ２１ｃの温度Ｔ１をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ７０４では、温度Ｔ１が第１の所定値たとえば１２０℃以上か否かを判別する。この結果、Ｔ１＜１２０℃であれば、ステップ７０５にて、マルチプレクサを動作させて駆動交流電圧ＶをΔＶ１（一定値）だけ増大させてステップ７０３に戻る。Ｔ１≧１２０℃であれば、ステップ７０６に進む。
【0031】
ステップ７０６では、電磁弁Ｖ２の制御信号Ｃ２を“１”とし、電磁弁Ｖ２をオン状態とする。つまり、飽和蒸気Ｘが過熱蒸気発生ユニット２、つまり、導電中空管ヒータ２１に供給されることになる。
【0032】
ステップ７０７、７０８、７０９、７１０では、水処理槽３の温水の温度Ｔ２が適正温度たとえば７０℃～８０℃を保持するように導電中空管ヒータ２１の駆動交流電圧Ｖを変化させる。つまり、ステップ７０７にて温度センサ３５の温度Ｔ２をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ７０８では、温度Ｔ２が第２の所定値たとえば７０℃～８０℃か否かを判別する。この結果、Ｔ１＜７０℃であれば、ステップ７０９にて、マルチプレクサを動作させて駆動交流電圧ＶをΔＶ２（一定値）だけ増大させてステップ７０７に戻る。Ｔ２＞８０℃であれば、ステップ７１０にて、駆動交流電圧ＶをΔＶ２だけ減少させてステップ７０７に戻る。他方、７０℃≦Ｔ２≦８０℃であれば直接ステップ７０７に戻る。
【0033】
このように、図７のルーチンによれば、過熱蒸気発生ユニット２の導電中空管ヒータ２１の温度Ｔ１は過熱蒸気Ｙを確実に発生できる温度となると共に、水処理槽３の上部の温水温度Ｔ２は適正温度となる。
【0034】
尚、飽和蒸気発生ユニット４をも制御ユニット６によって制御する場合には、図７のステップ７０１、７０２の間で飽和蒸気発生ユニット４を起動させ、飽和蒸気発生ユニット４内の飽和蒸気Ｘの温度Ｔ３を検出してＴ３≧７０℃に到達するのを待つか、所定時間たとえば１５分を待つ。Ｔ３≧７０℃に到達したとき又は時間たとえば１５分経過後に、ステップ７０２に進むようにすればよい。
【0035】
このように、図７のルーチンによれば、温度センサ２１ｃの温度Ｔ１が第１の所定値たとえば１２０℃以上となるように導電中空管ヒータ２１を制御し、温度センサ２１ｃの温度Ｔ１が第１の所定値以上になったときに、過熱蒸気Ｙを過熱蒸気発生ユニット２（導電中空管ヒータ２１）から水処理槽３の下部へ送り込み、次いで、温度センサ３５の温度Ｔ２が第２の所定値たとえば７０℃～８０℃となるように導電中空管ヒータ２１を制御する。
【0036】
【0037】
始めに、ステップ８０１では、温度センサ３５の温度Ｔ２をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ８０２において、水処理槽３の上部が温水状態（Ｔ２≧７０℃）か冷水状態（Ｔ２＜７０℃）かを判別する。この結果、温水状態（Ｔ２≧７０℃）のときにステップ８０３に進み、他方、冷水状態（Ｔ２＜７０℃）のときにステップ８０５に進む。
【0038】
ステップ８０３では、施設たとえばホテルの各部屋から温水要求信号ＲＥＱ１、ＲＥＱ２、…があるか否かを判別する。つまり、
ＲＥＱ←ＲＥＱ１∪ＲＥＱ２∪…
とし、温水要求信号ＲＥＱ１、ＲＥＱ２、…の少なくとも１つがあれば（ＲＥＱ＝“１”）、ステップ８０４に進み、他方、温水要求信号ＲＥＱ１、ＲＥＱ２、…のいずれもなければ（ＲＥＱ＝“０”）、ステップ８０５に進む。
ＲＥＱ←ＲＥＱ１∪ＲＥＱ２∪…
とし、温水要求信号ＲＥＱ１、ＲＥＱ２、…の少なくとも１つがあれば（ＲＥＱ＝“１”）、ステップ８０４に進み、他方、温水要求信号ＲＥＱ１、ＲＥＱ２、…のいずれもなければ（ＲＥＱ＝“０”）、ステップ８０５に進む。
【0039】
ステップ８０４では、電磁弁Ｖ１の制御信号Ｃ１を“１”とし、電磁弁Ｖ１をオン状態とする。これにより、温水Ｚａが温水出口３４ａから施設に供給されることになる。
【0040】
他方、ステップ８０５では、電磁弁Ｖ１の制御信号Ｃ１を“０”とし、電磁弁Ｖ１をオフ状態とする。これにより、施設への温水の供給は停止される。
【0041】
図８のルーチンはステップ８０６にて終了する。
【0042】
このように、図８のルーチンによれば、水処理槽３の上部が温水状態（Ｔ２≧７０℃）かつ温水要求信号があった場合のみ（ＲＥＱ＝“１”）、温水が施設に供給されることになる。
【0043】
【0044】
また、上述の実施の形態においては、飽和蒸気発生ユニット４を設けている。しかし、熱効率は低下するが、飽和蒸気発生ユニット４を設けずに、飽和蒸気入口２１ａに通常の水を入れてもよい。この場合、飽和蒸気入口２１ａは水入口として作用し、飽和蒸気側電極２１ａ－１は水側電極として作用する。
【0045】
さらに、上述の実施の形態においては、電源回路５は種々の交流電圧を発生するように構成されているが、整流して種々の直流電圧を発生させるようにしてもよい。さらに、電源回路５は１つの直流電圧を発生し、制御ユニット６内において、マルチプレクサの代りにＤ／Ａ変換器を用いて直流電圧から種々の駆動直流電圧を発生するようにしてもよい。
【0046】
さらにまた、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲でいかなる変更にも適用できる。
【符号の説明】
【0047】
Ｓ：断熱構造体
Ｄ：断熱材
Ｍ：目地材
Ｖ１、Ｖ２：電磁弁
１：加熱プレート
１１：Ｌアングルバー
２：飽和蒸気発生ユニット
２１：導電中空管ヒータ
２１ａ：飽和蒸気入口
２１ａ－１：飽和蒸気側電極
２１ａ－２：放熱板
２１ｂ：過熱蒸気出口
２１ｂ－１：過熱蒸気側電極
２１ｂ－２：放熱板
２１ｃ：温度センサ
２３：ボックス
２４：リフレクタ
２５：リフレクタステー
２６：セラミックホルダ
２７：セラミックステー
２８：ホルダステー
３：水処理槽
３１：連結パイプ
３１ａ：逆止弁
３１ｂ：絶縁カプラ
３２：過熱蒸気吐出パイプ
３２ａ：吐出ノズル
３３：水入口
３４ａ、３４ｂ：温水出口
３５：温度センサ
３６：蒸気弁
３７：パッキン
４：飽和蒸気発生ユニット
５：電源回路
６：制御ユニット
７、８：架台
７ａ、８ａ：キャスタ
Ｘ：飽和蒸気
Ｙ：過熱蒸気
Ｚａ、Ｚｂ：温水
Ｈ：輻射熱
ＲＥＱ１、ＲＥＱ２、…：温水要求信号
Ｄ：断熱材
Ｍ：目地材
Ｖ１、Ｖ２：電磁弁
１：加熱プレート
１１：Ｌアングルバー
２：飽和蒸気発生ユニット
２１：導電中空管ヒータ
２１ａ：飽和蒸気入口
２１ａ－１：飽和蒸気側電極
２１ａ－２：放熱板
２１ｂ：過熱蒸気出口
２１ｂ－１：過熱蒸気側電極
２１ｂ－２：放熱板
２１ｃ：温度センサ
２３：ボックス
２４：リフレクタ
２５：リフレクタステー
２６：セラミックホルダ
２７：セラミックステー
２８：ホルダステー
３：水処理槽
３１：連結パイプ
３１ａ：逆止弁
３１ｂ：絶縁カプラ
３２：過熱蒸気吐出パイプ
３２ａ：吐出ノズル
３３：水入口
３４ａ、３４ｂ：温水出口
３５：温度センサ
３６：蒸気弁
３７：パッキン
４：飽和蒸気発生ユニット
５：電源回路
６：制御ユニット
７、８：架台
７ａ、８ａ：キャスタ
Ｘ：飽和蒸気
Ｙ：過熱蒸気
Ｚａ、Ｚｂ：温水
Ｈ：輻射熱
ＲＥＱ１、ＲＥＱ２、…：温水要求信号
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2023-04-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部から断熱された１つの断熱構造体を加熱プレートで上下に分割して下部を過熱蒸気発生ユニットとし、上部を水処理槽とした温水ボイラ装置であって、
前記過熱蒸気発生ユニットは水入口、過熱蒸気出口及び前記過熱蒸気発生ユニット内の水を過熱して過熱蒸気を発生させかつ前記加熱プレートを加熱させるためのヒータを具備し、
前記水処理槽は上部に第１の温水出口を有し、
前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口と前記水処理槽の下部とは連結パイプによって接続され、前記過熱蒸気が前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口から前記連結パイプを介して前記水処理槽の下部に抽入されるようにし、
前記水処理槽内の水は前記過熱蒸気の直接加熱及び前記加熱プレートからの輻射熱によって加熱されるようにし、
前記ヒータは前記加熱プレートに対向した導電中空管ヒータである温水ボイラ装置。
前記過熱蒸気発生ユニットは水入口、過熱蒸気出口及び前記過熱蒸気発生ユニット内の水を過熱して過熱蒸気を発生させかつ前記加熱プレートを加熱させるためのヒータを具備し、
前記水処理槽は上部に第１の温水出口を有し、
前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口と前記水処理槽の下部とは連結パイプによって接続され、前記過熱蒸気が前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口から前記連結パイプを介して前記水処理槽の下部に抽入されるようにし、
前記水処理槽内の水は前記過熱蒸気の直接加熱及び前記加熱プレートからの輻射熱によって加熱されるようにし、
前記ヒータは前記加熱プレートに対向した導電中空管ヒータである温水ボイラ装置。
【請求項2】
前記加熱プレートは黒体セラミックを焼き付けた鉄板を具備する請求項１に記載の温水ボイラ装置。
【請求項3】
前記水処理槽は、前記連結パイプに接続され、複数の過熱蒸気吐出ノズルを有する過熱蒸気吐出パイプを具備する請求項１に記載の温水ボイラ装置。
【請求項4】
前記過熱蒸気吐出パイプはＵ字状をなしている請求項３に記載の温水ボイラ装置。
【請求項5】
外部から断熱された１つの断熱構造体を加熱プレートで上下に分割して下部を過熱蒸気発生ユニットとし、上部を水処理槽とした温水ボイラ装置であって、
前記過熱蒸気発生ユニットは水入口、過熱蒸気出口及び前記過熱蒸気発生ユニット内の水を過熱して過熱蒸気を発生させかつ前記加熱プレートを加熱させるためのヒータを具備し、
前記水処理槽は上部に第１の温水出口を有し、
前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口と前記水処理槽の下部とは連結パイプによって接続され、前記過熱蒸気が前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口から前記連結パイプを介して前記水処理槽の下部に抽入されるようにし、
前記水処理槽内の水は前記過熱蒸気の直接加熱及び前記加熱プレートからの輻射熱によって加熱されるようにし、
さらに、
前記水処理槽の上部に設けられた第２の温水出口と前記過熱蒸気発生ユニットの前記水入口との間に設けられた飽和蒸気発生ユニットを具備し、前記水として飽和蒸気を前記過熱蒸気発生ユニットに供給するようにした温水ボイラ装置。
前記過熱蒸気発生ユニットは水入口、過熱蒸気出口及び前記過熱蒸気発生ユニット内の水を過熱して過熱蒸気を発生させかつ前記加熱プレートを加熱させるためのヒータを具備し、
前記水処理槽は上部に第１の温水出口を有し、
前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口と前記水処理槽の下部とは連結パイプによって接続され、前記過熱蒸気が前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口から前記連結パイプを介して前記水処理槽の下部に抽入されるようにし、
前記水処理槽内の水は前記過熱蒸気の直接加熱及び前記加熱プレートからの輻射熱によって加熱されるようにし、
さらに、
前記水処理槽の上部に設けられた第２の温水出口と前記過熱蒸気発生ユニットの前記水入口との間に設けられた飽和蒸気発生ユニットを具備し、前記水として飽和蒸気を前記過熱蒸気発生ユニットに供給するようにした温水ボイラ装置。
【請求項6】
前記連結パイプに前記過熱蒸気を前記過熱蒸気発生ユニットから前記水処理槽へ一方向に流れさせるための逆止弁を設けた請求項１に記載の温水ボイラ装置。
【請求項7】
外部から断熱された１つの断熱構造体を加熱プレートで上下に分割して下部を過熱蒸気発生ユニットとし、上部を水処理槽とした温水ボイラ装置であって、
前記過熱蒸気発生ユニットは水入口、過熱蒸気出口及び前記過熱蒸気発生ユニット内の水を過熱して過熱蒸気を発生させかつ前記加熱プレートを加熱させるためのヒータを具備し、
前記水処理槽は上部に第１の温水出口を有し、
前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口と前記水処理槽の下部とは連結パイプによって接続され、前記過熱蒸気が前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口から前記連結パイプを介して前記水処理槽の下部に抽入されるようにし、
前記水処理槽内の水は前記過熱蒸気の直接加熱及び前記加熱プレートからの輻射熱によって加熱されるようにし、
前記過熱蒸気発生ユニットの前記水入口と前記過熱蒸気出口との間に絶縁カプラを設けた温水ボイラ装置。
前記過熱蒸気発生ユニットは水入口、過熱蒸気出口及び前記過熱蒸気発生ユニット内の水を過熱して過熱蒸気を発生させかつ前記加熱プレートを加熱させるためのヒータを具備し、
前記水処理槽は上部に第１の温水出口を有し、
前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口と前記水処理槽の下部とは連結パイプによって接続され、前記過熱蒸気が前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口から前記連結パイプを介して前記水処理槽の下部に抽入されるようにし、
前記水処理槽内の水は前記過熱蒸気の直接加熱及び前記加熱プレートからの輻射熱によって加熱されるようにし、
前記過熱蒸気発生ユニットの前記水入口と前記過熱蒸気出口との間に絶縁カプラを設けた温水ボイラ装置。
【請求項8】
外部から断熱された１つの断熱構造体を加熱プレートで上下に分割して下部を過熱蒸気発生ユニットとし、上部を水処理槽とした温水ボイラ装置であって、
前記過熱蒸気発生ユニットは水入口、過熱蒸気出口及び前記過熱蒸気発生ユニット内の水を過熱して過熱蒸気を発生させかつ前記加熱プレートを加熱させるためのヒータを具備し、
前記水処理槽は上部に第１の温水出口を有し、
前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口と前記水処理槽の下部とは連結パイプによって接続され、前記過熱蒸気が前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口から前記連結パイプを介して前記水処理槽の下部に抽入されるようにし、
前記水処理槽内の水は前記過熱蒸気の直接加熱及び前記加熱プレートからの輻射熱によって加熱されるようにし、
さらに、
前記過熱蒸気発生ユニットは前記ヒータの前記加熱プレートの反対側に設けられたリフレクタを具備する温水ボイラ装置。
前記過熱蒸気発生ユニットは水入口、過熱蒸気出口及び前記過熱蒸気発生ユニット内の水を過熱して過熱蒸気を発生させかつ前記加熱プレートを加熱させるためのヒータを具備し、
前記水処理槽は上部に第１の温水出口を有し、
前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口と前記水処理槽の下部とは連結パイプによって接続され、前記過熱蒸気が前記過熱蒸気発生ユニットの前記過熱蒸気出口から前記連結パイプを介して前記水処理槽の下部に抽入されるようにし、
前記水処理槽内の水は前記過熱蒸気の直接加熱及び前記加熱プレートからの輻射熱によって加熱されるようにし、
さらに、
前記過熱蒸気発生ユニットは前記ヒータの前記加熱プレートの反対側に設けられたリフレクタを具備する温水ボイラ装置。
【請求項9】
さらに、
前記過熱蒸気発生ユニット内に前記ヒータの温度を検出するための第１の温度センサと、
前記水処理槽の上部に設けられた第２の温度センサと、
前記第１の温度センサの検出温度値が第１の所定値以上となるように前記ヒータを制御し、前記第１の温度センサの検出温度値が第１の所定値となったときに、前記過熱蒸気を前記過熱蒸気発生ユニットから前記水処理槽の下部へ送り込み、次いで前記第２の温度センサの検出温度値が第２の所定値となるように前記ヒータを制御するための制御ユニットと
を具備する請求項１に記載の温水ボイラ装置。
前記過熱蒸気発生ユニット内に前記ヒータの温度を検出するための第１の温度センサと、
前記水処理槽の上部に設けられた第２の温度センサと、
前記第１の温度センサの検出温度値が第１の所定値以上となるように前記ヒータを制御し、前記第１の温度センサの検出温度値が第１の所定値となったときに、前記過熱蒸気を前記過熱蒸気発生ユニットから前記水処理槽の下部へ送り込み、次いで前記第２の温度センサの検出温度値が第２の所定値となるように前記ヒータを制御するための制御ユニットと
を具備する請求項１に記載の温水ボイラ装置。
【請求項10】
前記制御ユニットは、前記第２の温度センサの検出温度値が第３の所定値以上のときに温水要求があった場合に、前記水処理槽の温水を前記第１の温水出口から外部へ供給するようにする請求項９に記載の温水ボイラ装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
上述の課題を解決するために、本発明に係る温水ボイラ装置は、外部から断熱された１つの断熱構造体を加熱プレートで上下に分割して下部を過熱蒸気発生ユニットとし、上部を水処理槽とした温水ボイラ装置であって、過熱蒸気発生ユニットは、水入口、過熱蒸気出口及び過熱蒸気発生ユニット内の水を過熱して過熱蒸気を発生させかつ加熱プレートを加熱させるためのヒータを具備し、水処理槽は上部に第１の温水出口を有し、過熱蒸気発生ユニットと水処理槽の下部とは連結パイプによって接続され、過熱蒸気が過熱蒸気発生ユニットの過熱蒸気出口から連結パイプを介して水処理槽の下部に抽入されるようにし、水処理槽内の水は過熱蒸気の直接加熱及び加熱プレートからの輻射熱によって加熱されるようにし、ヒータは加熱プレートに対向した導電中空管ヒータである。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0030】
ステップ７０３、７０４、７０５では、導電中空管ヒータ２１の検出温度値Ｔ１が過熱蒸気Ｙを発生できる温度たとえば１２０℃以上となるまでマルチプレクサを動作させて導電中空管ヒータ２１の駆動交流電圧Ｖを上昇させる。つまり、ステップ７０３にて温度センサ２１ｃの検出温度値Ｔ１をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ７０４では、検出温度値Ｔ１が第１の所定値たとえば１２０℃以上か否かを判別する。この結果、Ｔ１＜１２０℃であれば、ステップ７０５にて、マルチプレクサを動作させて駆動交流電圧ＶをΔＶ１（一定値）だけ増大させてステップ７０３に戻る。Ｔ１≧１２０℃であれば、ステップ７０６に進む。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0032】
ステップ７０７、７０８、７０９、７１０では、水処理槽３の温水の検出温度値Ｔ２が適正温度たとえば７０℃～８０℃を保持するように導電中空管ヒータ２１の駆動交流電圧Ｖを変化させる。つまり、ステップ７０７にて温度センサ３５の検出温度値Ｔ２をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ７０８では、検出温度値Ｔ２が第２の所定値たとえば７０℃～８０℃か否かを判別する。この結果、Ｔ１＜７０℃であれば、ステップ７０９にて、マルチプレクサを動作させて駆動交流電圧ＶをΔＶ２（一定値）だけ増大させてステップ７０７に戻る。Ｔ２＞８０℃であれば、ステップ７１０にて、駆動交流電圧ＶをΔＶ２だけ減少させてステップ７０７に戻る。他方、７０℃≦Ｔ２≦８０℃であれば直接ステップ７０７に戻る。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0034】
尚、飽和蒸気発生ユニット４をも制御ユニット６によって制御する場合には、図７のステップ７０１、７０２の間で飽和蒸気発生ユニット４を起動させ、飽和蒸気発生ユニット４内の飽和蒸気Ｘの検出温度値Ｔ３を検出してＴ３≧７０℃に到達するのを待つか、所定時間たとえば１５分を待つ。Ｔ３≧７０℃に到達したとき又は時間たとえば１５分経過後に、ステップ７０２に進むようにすればよい。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0035】
このように、図７のルーチンによれば、温度センサ２１ｃの検出温度値Ｔ１が第１の所定値たとえば１２０℃以上となるように導電中空管ヒータ２１を制御し、温度センサ２１ｃの検出温度値Ｔ１が第１の所定値以上になったときに、過熱蒸気Ｙを過熱蒸気発生ユニット２（導電中空管ヒータ２１）から水処理槽３の下部へ送り込み、次いで、温度センサ３５の検出温度値Ｔ２が第２の所定値たとえば７０℃～８０℃となるように導電中空管ヒータ２１を制御する。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0037】
始めに、ステップ８０１では、温度センサ３５の検出温度値Ｔ２をＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ８０２において、水処理槽３の上部が温水状態（Ｔ２≧７０℃）か冷水状態（Ｔ２＜７０℃）かを判別する。この結果、温水状態（Ｔ２≧７０℃）のときにステップ８０３に進み、他方、冷水状態（Ｔ２＜７０℃）のときにステップ８０５に進む。
【手続補正8】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図2】